剖析重介选煤工艺的“三个关键问题”

重介选煤脱泥与否

原煤在进入重介质旋流器之前一直有预先脱泥和不脱泥两种工艺选择，也是不同选煤工作者争论的主要问题之一。

支持预先脱泥的主要论点是：预先脱泥有利于提高重介质系统的分选效率。因此，这些公司所承担的选煤厂设计或总包项目，多数采用脱泥入选的方式。认为虽然增加了脱泥筛环节，但是提高了旋流器入料的平均粒度，提高了分选精度;进入旋流器的物料减少，旋流器型号减小、功耗降低;脱介筛型号减小，脱介效率提高;次生煤泥量减少，利于煤泥水处理;进入重介质系统的煤泥量少，可极大地减少分流量，进而降低介耗。近10 年来这样的选煤厂不胜枚举，也是国外选煤理念在国内得到认可和迅速推广的一种反映。

不脱泥观点则认为：重介质旋流器分选下限可以低至0.2mm，而脱泥通常采用1.5mm、1mm、0.75mm几种方式。以1.5mm脱泥为例，1.5～0.2mm部分在旋流器中也能得到有效分选，那么就没有必要进行脱泥处理。预先脱泥增加了不必要的工序，采用不脱泥流程可以简化工艺流程，降低投资成本。这一观点对中国的选煤技术产生了重大的影响，采用原煤不脱泥重介质旋流器技术的选煤厂大量存在，其典型代表是不脱泥三产品重介质旋流器系统。

首先这两种观点均认为重介质旋流器是目前常用选煤技术中分选精度最高的，只是对于是否脱泥存在争论。从重介质旋流器的分选机理来看，其本质是按照煤与矸石的密度不同而将两者分离的过程。一般而言，追求的是在满足精煤质量的前提下最大限度地提高精煤产率，即提高分选效率，而不管哪种工艺、哪种设备，粒度对按密度分选的影响是客观存在的，最大限度地减小粒度的影响对提高分选精度起着积极作用。因此，理想的分选方式是将原煤分级成许多很窄的粒级再分别分选，将粒度对按密度分选的影响忽略不计，可实现等λ分选，这也正是“分级入选”的由来。从这个角度来说，选前脱泥可以减小入料的粒度差异，在相同的分选条件下确实能够减少粒度对分选的影响，进而提高分选精度。

笔者认为，即使旋流器的分选下限可以达到0.2mm，但此时为了保证0.2mm附近的颗粒能够得到有效分选，必然要通过增大旋流器的入料压力来增大离心力，这样会大大增加功耗和设备磨损。其次，这部分精煤因为粒度太细，很难与未得到有效分选的小于0.2mm物料分离，脱介也困难，经常存在细泥污染的问题，为了保证总精煤灰分，需要其他粒级“背灰”，进而降低总精煤产率。第三，0.2 mm附近细粒级的分选精度要低于粗颗粒，Ep值约为0.1kg/L，接近其他的粗煤泥分选设备，如螺旋分选机、干扰床分选机等，而专门的粗煤泥分选设备又有运行费用低的优势。第四，不能被旋流器有效分选的小于0.2mm部分也进入到旋流器中，增加旋流器的负荷和介质循环量。

不脱泥观点认为，煤泥的存在可以稳定重介质。研究表明，随着介质密度的升高，在同等固体体积浓度条件下，悬浮液中允许的煤泥含量最高值呈下降趋势。有文献给出了一组数据：当固体体积浓度为30%(实际生产中一般不超过该值)，悬浮液密度为1.45g/cm3 时，煤泥含量最高可为48% ，而悬浮液密度若增加0.01g/cm3 ，即达到1.46g g/cm3时，煤泥含量最高可为36% ，急剧降低了12个百分点。当悬浮液密度要求越高时，允许的煤泥含量就越低，实际生产中，分选密度调整0.1 g/cm3是常见的现象。在这种情况下，为了保证悬浮液中煤泥含量，就必须加大分流量，当分流不能保证时，随着煤泥积聚、悬浮液粘度增大，必然影响分选效果。增大分流使得磁选机负荷增大，介质损耗加大。因此不脱泥时想利用煤泥来稳定介质并不能取得预想的效果，反而会因为煤泥太多超过介质中允许的煤泥最高值带来负面影响。另外，采取脱泥流程时，因为脱泥效率以及次生煤泥的存在，介质中也会有足够的煤泥量，能保证介质的稳定性。支持不脱泥的另一个观点是不脱泥减少了脱泥环节，简化了工艺，可以降低投资。笔者认为，不脱泥虽然省了脱泥筛，但是重介质旋流器以及脱介筛、磁选机的数量型号都比脱泥流程的大;不脱泥节省粗煤泥分选设备，但同时也增加了0.2 mm的分级设备。因此，不脱泥流程不一定能够降低投资。

任何工艺都是建立在有可选用设备的基础之上的，采用脱泥流程是因为后续设有粗煤泥分选环节，而目前粗煤泥分选设备已经成熟，而且分选费用很低，没必要再利用重介质旋流器来分选粗煤泥，而且脱泥后还有上述众多益处，自然就成为一种合理的选择。不脱泥流程是在粗煤泥分选设备不成熟的情况下出现的，为尽量发挥重介质旋流器的功能，不脱泥入洗也是一大举措，如果可以解决精煤0.2mm分级脱泥的问题，目前的不脱泥工艺也会更加完善。如果存在一种高效的原煤0.2 mm分级设备，相信0.2mm脱泥，大于0.2mm重介质旋流器分选，小于0.2mm浮选或不分选的工艺将会得到推崇。

通过以上对比分析得出，在目前的技术条件下选前脱泥可以提高分选精度、降低介耗，理论上更优一些。不脱泥工艺若能解决0.2mm精煤脱除高灰细泥的问题也将会更加完善。

两段两产品旋流器还是三产品旋流器工艺

当分选焦煤、肥煤等煤种，需要生产中煤时，也存在采用两段两产品旋流器还是三产品旋流器的不同选择。

支持使用两段两产品工艺的认为：采用两段两产品旋流器，由于每一段的分选密度均可自动调节，两段均可保证最佳的分选效果;三产品旋流器的二段密度不能在线调节，影响分选精度;三产品旋流器的排矸能力受限，尤其不适合矸石含量大时使用;三产品旋流器为了保证二段正常分选，介质循环量大，能耗大。

支持使用三产品旋流器工艺的认为：三产品旋流器只需一套密度控制系统，用一种介质就可生产三种产品，系统简单;认为两段两产品旋流器需2台旋流器、2台入料泵、2套密度控制系统，还多一台脱介筛，系统复杂、管理不便;三产品旋流器对介质细度要求低，三产品旋流器的一段为圆筒形，对介质的浓缩作用弱，而两产品旋流器的锥段对介质的浓缩作用非常强烈，在要求同等介质密度的条件下，三产品旋流器要求的介质粒度可以更粗。

从以上双方的主要论点可以看出，三产品旋流器工艺主要是强调可以简化流程、系统简单方面，两段两产品工艺更强调煤质适应性和分选精度方面。至于介质适应性，目前一般质量合格的磁铁矿粉均可适应，比较的意义不大。

小编认为：三产品旋流器第二段的入料来自一段的底流，其入料压力和密度与一段密切相关，很难得到有效控制，造成第二段旋流器的分选密度和压力随__段密度的变化而变化，即使采取人为控制的方法，也不能保证旋流器二段分选的稳定，从而影响分选精度;二段密度调节不能自动完成，实际生产中一旦煤质、入料量、矸石量等有变化，不能及时进行生产调节;二段调节后引起二段入料的变化，进而影响到一段的分选。从这个意义上讲，即使三产品旋流器一段独立的分选精度与两产品旋流器相同，但因为二段的影响，实际分选精度也会受到影响。三产品重介质旋流器由于结构方面的原因，二段入料处截面较小，物料通过能力受限，二段直径小，矸石排放能力也有限，通常情况下更适用于精煤产率高的情况，若中煤和矸石产率高，为提高排矸能力就需要选择大型号的旋流器，一段的处理能力就会严重浪费。而两段两产品旋流器的二段由于是独立给料，其密度和压力可自动调节，两段之间互不影响，分选稳定性以及适用性更高。

对于工艺的选择，只需考虑选择一段精度和二段精度最高者。其他关于设备选型大小多少、投资多少的问题，技术上没有本质不同。在运行费用方面，三产品旋流器流程能耗更高一些，两段两产品旋流器的设备数量更多些，二者差别不大。

关于一段精度高低问题，二者都是重介质旋流器，分选密度均是在线调节，理论上分选精度差别不大，但因两段两产品旋流器的两段之间互不影响，实际应用时分选精度应该更高些。若实际生产时分选精度出现较大差异，说明设备本身结构参数以及运行参数存在问题，而不是工艺本身的问题。

关于二段精度高低问题，二产品旋流器由于其二段密度单独配置、单独调节，其分选精度以及稳定性应更高。

另外，实际生产时重介质悬浮液密度无法配置太高，一般只能达到1.8g/cm3 左右。因此对于需要更高密度分选的情况，三产品重介质旋流器有其独特的作用，因为一段的浓缩作用，二段的分选密度可以比介质密度高很多，即可以以较低的介质密度实现较高的分选密度，可以实现高密度排矸。笔者认为，这两种方案都是成熟可靠的选煤流程，也有各自更适用的情况。

综上所述，两段两产品工艺在两段分选精度方面以及煤质适应性上都占有一定优势，三产品重介质旋流器工艺则在系统简单性上存有优势，两种流程各有自己的适应性。对于难选煤、矸石含量大时更适合采用两段两产品工艺;对于易选煤、高密度分选时可采用三产品旋流器。在实际流程选择时应根据煤质等具体情况选择最适合的工艺。

有压给料和无压入料孰优孰劣

旋流器的入料方式到底是采用有压入料还是无压入料也有争论。

支持无压入料的认为：无压入料时物料直接进入旋流器，之前与介质悬浮液没有接触，不会产生浸泡、泥化，对易泥化煤质更为有利;无压入料时无需泵送，功耗低;有压入料将物料与悬浮液混合再通过泵送入旋流器，物料需要在混料桶中经过一段时间的浸泡，且泵送时与叶轮、管道碰撞破碎产生次生煤泥，而无压入料没有这一环节，次生煤泥量少，对煤泥水处理系统有利。

支持有压入料的认为：无压入料时，煤与介质的润湿程度不如有压入料;煤在进入旋流器时的速度过低，靠介质带动物料旋转，必然会对流场产生扰动，不利于分选;有压入料给料点低，可适用于狭小场地;有压入料时介质与煤的体积比为4：1或更低，而无压入料时，介质与煤的体积比为5：1或更高，虽然无压入料煤不用泵送，但无压入料泵输送的介质更多，泵的功率一般大于有压入料。

小编认为无压入料注重减轻泥化、减少次生煤泥，有压入料注重分选精度。实际生产中如果原煤易泥化，无压入料更有优势。有压入料时煤与介质以相同的速度及方向旋流，而无压入料时煤与介质进入旋流器的速度和角度均不一致，理论上无压入料的流场更加紊乱。次生煤泥主要是在分选过程中由强烈的旋流造成的。因此，无压入料处理易泥化原煤时有优势，对煤的破碎作用更小;有压入料在场地限制时更有优势。实际设计时应根据具体情况选用最适合的工艺。